摘要：结合试验数据对钢骨混凝土梁的抗弯承载力计算方法进行比较和探讨。
关键词：钢骨混凝土梁；抗弯承载力；计算；比较引言
钢骨混凝土梁是指在轧制或焊接型钢钢梁周围配置纵向钢筋和箍筋，并浇注混凝土的组合梁结构。由于钢骨混凝土梁具有承载能力高、截面小、刚度大、造价低、结构延性好以及便于施工等特点，它在实际工程中，特别是在高层建筑中应用越来越广泛。目前国内关于钢骨混凝土梁抗弯承载力计算的设计规程有两本，分别为冶金部颁布的《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）[4]和建设部颁布的《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）[2]。冶金部的规程主要是参考了日本的规范[3]编制的，采用了累加强度的设计方法，没有考虑钢骨混凝土粘结滑移效应。而建设部的规程主要在苏联模式上进行修正，简化考虑的钢骨混凝土的粘结滑移效应[4]。可见两种设计方法存在比较大的差异，现结合试验数据，对两本规程中关于钢骨混凝土梁的抗弯承载力计算方法进行比较和探讨。
1钢骨混凝土梁抗弯承载力计算方法的比较和探讨
前苏联的“颈性钢筋混凝土结构设计指南CИ3-78”中钢骨凝凝土梁抗弯承载力的计算方法完全套用钢骨混凝土结构的计算方法，它假定钢骨和混凝土完全成为一个整体。但实际上荷载达到一定值时，钢骨与混凝土的变形不能协调一致，两者之间产生滑移而使极限承载力降低[4]。建设部的《型钢混凝土组合结构规程》（JGJ138-2001）在苏联规范计算的模式上进行修正，对钢骨与混凝土之间的粘结滑移影响进行了简化，采用了修正的平截面假定，混凝土的极限压应变不再取0.0033，而是取0.003，给出的充满型实腹钢骨的钢骨混凝土框架梁正截面承载力计算公式为：
式中：Maw——钢骨腹板承受的轴向合力对钢骨受拉翼缘纵向受拉钢筋合力点的力矩；
Naw——钢型腹板承受的轴向合力。
日本组合结构规范[3]中关于钢骨混凝土梁的设计中，没有考虑钢骨混凝土粘结滑移效应。因为20世纪50年代日本有学者研究钢板与混凝土之间的粘结强度，发现钢板与混凝土之间的粘结强度很低，约为变形钢筋和混凝土的30%，所以忽略钢板与混凝土之间的粘结作用，认为两者独立工作。冶金部的《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）采用了日本的这种计算模式，对钢骨和混凝土两者承载力进行叠加，给出的钢骨混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式为：
式中：Mssby——梁中钢骨部分的抗弯承载力；
Mtcbu——梁中钢筋混凝土部分的抗弯承载力；
γs——钢骨的塑性发展系数；
γhbo——受拉钢筋面积形心到混凝土受压区压力合力点的距离。
上面给出了两个规程的钢骨混凝土梁抗弯承载力的计算公式，为了探讨这两个公式，将公式的计算结果与文献[5-7]中试验数据进行比较，见下表。
从表中可以看出，由于冶金部的《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）的设计方法只是对混凝土与钢骨进行了简单强度叠加，完全忽略了混凝土与钢骨的粘结力，不考虑两者的组合作用，使得钢骨混凝土梁承载力的利用率只达到一半左右。可见虽然该规程计算方法简单易行，但这种过于保守的设计方法势必造成材料的巨大浪费，从而使钢骨混凝土的组合的优越性无从体现，而建设部的《钢骨混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）由于采用了修正的平截面假定来考虑混凝土与钢骨的粘结滑移作用，计算结果虽然相对接近真实值，但还存在一定的差距。
文献[8]对有关试验的研究表明混凝土与钢骨之间的粘结滑移结构关系相当复杂，而且其影响因素也比较多，主要有以下几方面。
1.1混凝土强度与粘结强度的关系
孙国梁等人的试验研究表明钢与混凝土粘结强度与混凝土的强度有着密切的关系。
1.2横向配箍率与粘结性能的关系
大多数试验研究都得到横向配箍率虽然不能明显提高港股混凝土在滑移前的粘结强度，但能大大提高滑移发生后的粘结强度。但是，横向配箍率和钢骨混凝土发生滑移发生后的粘结强度的确定关系却没有明确的结论，而且，关于配箍形式对粘结强度的影响的研究也很少。
1.3混凝土保护层厚度与粘结想能的关系
孙国良在文献[9]中发现，当混凝土保护层厚度较小时，粘结强度随保护层厚度的增加而增加，钢骨混凝土保护层厚度对粘结强度有较大影响；而当混凝土保护层厚度较大时，保护层厚度对粘结强度的影响不明显。
除以上影响因素外，其他因素，比如钢骨截面尺寸、钢骨锚固长度、混凝土浇注位置、混凝土的水灰比、骨料级配、龄期，在个别试验中却表现出对钢骨混凝土粘结性能有较大的影响。如上表所示，当钢骨与混凝土截面积比越大时，其计算结果越接近实际值，反之差距越大，使用性越差。
2结论
组合结构之所以比较一般结构有较高的强度和良好的延性，是因为其充分利用了各种材料的特性和相互之间的组合作用，因此对于钢骨混凝土梁，钢骨混凝土的粘结滑移是必须考虑的。冶金部的《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）由于没有考虑混凝土和钢骨之间的粘结滑移作用而使计算结果过于保守，显然不太使用与钢骨混凝土梁抗弯承载力的设计。而现在国内设计人员较多采用的《钢骨混凝土组合结构设计规程》（JGJ138-2001）中关于钢骨混凝土梁抗弯承载力的设计也存在一定的问题，虽然它考虑钢骨混凝土的粘结滑移，但其简化计算方法没能正确反映钢骨混凝土的影响。由此可见，对于粘结滑移影响下的钢骨混凝土梁抗弯承载力的计算，目前国内有关的规程都存在需要改进的地方，有待进一步深入开展这方面的研究。
参考文献
[1]JGJ138-2001，形钢混凝土组合结构设计规程[S].
[2]YB9082-97，钢骨混凝土结构设计规程[S].
[3]钢骨钢筋混凝土结构计算标准及解说[M].北京：原子出版社，1998.
[4]钢与混凝土组合结构设计施工手册[M].北京：中国建筑出版社，1991.
[5]钢骨混凝土梁试验研究初探[J].广东土木与建筑，2002（9）：3-5.
[6]箱形型钢混凝土两的试验研究[J].华南理工大学学报，2002（7）：52-56.
[7]钢骨混凝土梁的受弯性能试验研究[J].特种结构，2002，19（1）：1-4.